我國煤炭資源開發(fā)供給的不均衡和需求變化的不確定給能源安全穩(wěn)定供給帶來巨大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在：煤炭生產(chǎn)區(qū)域不均衡加劇了煤炭供需的區(qū)域性失衡局面；煤炭需求季節(jié)性波動和時段性緊張局面加??；煤炭對能源調(diào)峰作用的重要性逐年凸顯，增強了構(gòu)建煤炭智能柔性供給體系的迫切性與重要意義。

  研究定義煤炭智能柔性開發(fā)供給體系為：將新一代信息技術(shù)與煤炭開發(fā)、運輸、倉儲、需求預(yù)測等進(jìn)行深度融合，建立以數(shù)字化為基礎(chǔ)、智能化賦能的多層次網(wǎng)狀煤炭開發(fā)供應(yīng)鏈，實現(xiàn)對煤炭需求的超前精準(zhǔn)預(yù)測，并基于預(yù)測結(jié)果對煤炭生產(chǎn)、運輸、倉儲等進(jìn)行自動智能優(yōu)化調(diào)節(jié)，實現(xiàn)煤炭資源安全、高效、穩(wěn)定、柔性供給。

  煤炭開發(fā)供給柔性度計算邏輯

  煤炭智能柔性開發(fā)供給體系以煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)柔性和運輸柔性為核心，以煤炭開發(fā)供給柔性度為基礎(chǔ)，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)為代表的支撐技術(shù)和以橫向集成、縱向擴(kuò)展等使能技術(shù)為支撐，實現(xiàn)煤炭供給的智能柔性生產(chǎn)、安全穩(wěn)定供給、動態(tài)供需平衡目標(biāo)。

  煤炭智能柔性開發(fā)供給體系架構(gòu)

  煤炭智能柔性開發(fā)供給支撐技術(shù)主要包括生產(chǎn)端支撐技術(shù)、運輸端支撐技術(shù)、消費端支撐技術(shù)及基礎(chǔ)平臺支撐技術(shù)。

  1)生產(chǎn)端支撐技術(shù)。智能化柔性煤礦是煤炭智能柔性開發(fā)供給體系的關(guān)鍵，建設(shè)智能化柔性煤礦仍需深入開展井下海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合分析、復(fù)雜環(huán)境與開采系統(tǒng)耦合機(jī)理、重大危險源致災(zāi)機(jī)理與智能預(yù)測預(yù)警等基礎(chǔ)理論研究，并對井下智能地質(zhì)探測儀器、高可靠性智能采掘裝備、井下防爆作業(yè)重載機(jī)器人等短板技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，解決制約復(fù)雜條件煤礦智能化發(fā)展的理論與技術(shù)短板；加大對高端綜采綜掘智能化裝備、智能化無人值守運輸提升裝備、重大災(zāi)害應(yīng)急救援智能裝備和煤礦機(jī)器人等重大裝備的研發(fā)和應(yīng)用，為煤礦智能化建設(shè)提供高可靠性的先進(jìn)裝備保障；建設(shè)安全、共享、高效的全國煤礦大數(shù)據(jù)中心，開發(fā)煤礦多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度融合處理與高效利用技術(shù)、煤礦系統(tǒng)裝備云端運維的遠(yuǎn)程專業(yè)化分析處理等增值服務(wù)，形成煤礦全時空多源信息實時感知，安全風(fēng)險雙重預(yù)防閉環(huán)管控，生產(chǎn)運營全流程人-機(jī)-環(huán)-管數(shù)字互聯(lián)高效協(xié)同，智能決策自動化運行的能力和高質(zhì)量運行新模式。

  2)運輸端支撐技術(shù)。構(gòu)建煤炭智能物流運輸體系需要從煤炭企業(yè)自營鐵路建設(shè)、公路運輸建設(shè)、港口建設(shè)等多個方面入手，共同推動煤炭物流運輸數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化水平提升，形成高效的煤炭物流運輸系統(tǒng)。煤炭企業(yè)自營鐵路需建設(shè)機(jī)車車載數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、車輛調(diào)度和導(dǎo)航系統(tǒng)、鐵軌故障預(yù)警系統(tǒng)等；鐵路運輸專線要加快5G、物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛技術(shù)的研發(fā)推廣應(yīng)用，大力提高列車安全、穩(wěn)定和智能化調(diào)度運行水平；構(gòu)建覆蓋全國的煤炭運輸?shù)乩硇畔⑵脚_和感知網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)鐵路、公路、水路運輸數(shù)字化展現(xiàn)。深度挖掘5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)在煤炭物流體系的運用潛力，研究基于區(qū)塊鏈架構(gòu)的“供應(yīng)鏈-物流鏈”雙鏈融合技術(shù)、基于大數(shù)據(jù)分析的智能化物流運營管理新模式，整合煤礦、鐵路、公路、水路和港口信息資源，提高煤炭物流應(yīng)急、調(diào)度、決策、監(jiān)控分析和管控能力。

  3)消費端支撐技術(shù)。將電廠、化工、鋼鐵、建材等重點耗煤用戶納入監(jiān)控體系，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式采集存儲及去中心化的思想，建設(shè)國家級煤炭消費智能監(jiān)測系統(tǒng)，制定信息采集與傳輸、存儲、共享與交換、服務(wù)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證煤炭的產(chǎn)-運-儲-銷-用數(shù)據(jù)全生命周期管理與多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度融合及高效利用，基于重點用煤行業(yè)、企業(yè)、區(qū)域的煤炭消費大數(shù)據(jù)，建立煤炭消費預(yù)報、預(yù)警技術(shù)體系，為煤炭產(chǎn)-運-儲-銷-用全鏈條柔性供給提供信息和決策支持。

  4)基礎(chǔ)平臺支撐技術(shù)。構(gòu)建全國煤炭供需監(jiān)測預(yù)警平臺(中心)，涵蓋生產(chǎn)端、運輸端、銷售端、用戶以及物流服務(wù)商、銀行保險金融機(jī)構(gòu)等各環(huán)節(jié)，將現(xiàn)有的煤炭行業(yè)和區(qū)域級交易統(tǒng)一納入其中；基于新一代信息技術(shù)實現(xiàn)對煤炭的存量信息、消耗量信息、交易信息等全面及時可靠采集，對煤炭的實時交易信息進(jìn)行監(jiān)管；基于區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)煤炭交易的透明化、公平化，提高市場對煤炭供需的引導(dǎo)水平。研究廣覆蓋的多樣用能精準(zhǔn)監(jiān)控技術(shù)，基于AI數(shù)據(jù)驅(qū)動模式的用能負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測，借助5G低時延、廣覆蓋的特性，結(jié)合人工智能技術(shù)的強感知、挖掘、預(yù)測能力，在獲取海量用戶數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上對能源、煤炭消費情況做出精準(zhǔn)預(yù)測，實現(xiàn)煤炭流動展示、煤炭生產(chǎn)消費戰(zhàn)略推演模擬等，建立煤炭供需科學(xué)決策體系。

  煤炭智能柔性開發(fā)供給體系運行主要包括4個方面：①進(jìn)行智能化煤礦可柔性調(diào)節(jié)科學(xué)增產(chǎn)潛能評估和備案；② 建設(shè)“煤礦-集團(tuán)-省級-國家級”煤礦生產(chǎn)和交易智能化平臺，進(jìn)行安全生產(chǎn)、 高效產(chǎn)能精準(zhǔn)分析及預(yù)測，實現(xiàn)供需信息共享；③建立生產(chǎn)、銷售、運輸和消費監(jiān)測分析服務(wù)機(jī)構(gòu)與機(jī)制，確定合理的供應(yīng)鏈柔性度；④強化政府指導(dǎo)調(diào)節(jié)和政策激勵機(jī)制。

  智能柔性煤炭開發(fā)供給體系運行方式

  這項研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國煤炭科工集團(tuán)科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專項資金的資金支持。

引用格式：王國法,趙路正,龐義輝,等.煤炭智能柔性開發(fā)供給體系模型與技術(shù)架構(gòu)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2021,49(12):1-10.